C++中建立对象间消息连接的系统方法
用過C++進行過面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的用戶都知道，程序中的對象很少單獨存在。不考慮對象間的相互作用幾乎是不可能的。所以，標識對象間的關(guān)系或建立對象間的消息連接是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的一項重要任務(wù)。本文著重從C++程序設(shè)計的角度，提出一種建立對象間消息連接的實用方法。如果你想詳細了解面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計技術(shù)，請參閱有關(guān)專著。
大家都知道對象是數(shù)據(jù)和方法的封裝體。在C++中，它們分別表現(xiàn)為數(shù)據(jù)成員和成員函數(shù)。程序設(shè)計者通過執(zhí)行對象的各種方法，來改變對象的狀態(tài)（即改變對象的屬性數(shù)據(jù)）。從而使該對象發(fā)生某些“事件”。當一對象發(fā)生某事件時，它通常需向其它相關(guān)對象發(fā)送“消息”，請求它們作出一些處理。 這時，發(fā)生事件并向其它對象請求處理的對象被稱為“事件對象”，而處理事件的對象被稱為“回調(diào)對象”。回調(diào)對象對事件的處理稱為“回調(diào)函數(shù)”。
在C++中，這一過程相當于：當事件對象發(fā)生事件時，調(diào)用回調(diào)對象的某些成員函數(shù)。通常的作法是回調(diào)對象向事件對象傳遞對象指針。但這種方法不通用。為了減少程序設(shè)計的工作量，本文提出一種建立對象間消息連接的系統(tǒng)方法。它的思路是：將“事件發(fā)生→請求處理→執(zhí)行處理”這一過程抽象成一個“回調(diào)”（CallBack）類。通過繼承，用戶可以輕松獲取建立對象間消息連接的機制。
一、回調(diào)類的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其成員函數(shù)
本文提出的CallBack類支持三種回調(diào)函數(shù)。它們是：回調(diào)對象中的成員函數(shù)，屬于回調(diào)類的靜態(tài)成員函數(shù)和普通的C函數(shù)。CallBackle類中包含一回調(diào)函數(shù)表callBackList。它用于記錄事件名稱，指向回調(diào)函數(shù)及回調(diào)對象的指針。該表的每一個節(jié)點為一個事件記錄EventRecord。每個事件記錄包含三個域：事件名指針eventName，指向回調(diào)對象的指針pointerToCBO，指向回調(diào)函數(shù)的指針pointerToCBF或pointerToCBSF(其中，pointerToCBF指向回調(diào)對象的成員函數(shù)，pointerToCBSF指向回調(diào)類的靜態(tài)成員函數(shù)或普通函數(shù)。它們同處于一共用體內(nèi))。CallBack類所提供的回調(diào)機制是這樣的：在事件對象上注冊回調(diào)對象中的回調(diào)函數(shù)；當事件發(fā)生時，事件對象在其回調(diào)表中檢索并執(zhí)行回調(diào)函數(shù)。從而使二者的消息連接得以建立。（關(guān)于該類的具體實現(xiàn)，請參閱文后所附的程序清單） 回調(diào)對象
事件對象
事件名 回調(diào)對象指針 回調(diào)函數(shù)指針
“event” pointerCBO pointerToCBF或
pointerTOCBSF
- - - - - -
AddCallBack: 注冊事件名和指向回調(diào)函數(shù)，回調(diào)對象的指針
CallCallBack: 在回調(diào)表中，檢索注冊在指定事件上回調(diào)函數(shù)并調(diào)用它們
事件發(fā)生時，調(diào)用CallCallBack函數(shù)
對事件event進行處理的成員函數(shù)
從CallBack類繼承的回調(diào)表callBackList, 成員函數(shù)AddCallBack和CallCallBack。
當回調(diào)函數(shù)為靜態(tài)成員函數(shù)或普通C函數(shù)時， pointerToCBO為NULL。
事件名是回調(diào)表callBackLis中的檢索關(guān)鍵字。
回調(diào)對象中其它成員函數(shù)
CallBack類的成員函數(shù)AddCallBack用來將回調(diào)函數(shù)注冊到事件對象的回調(diào)表中。它有兩個重載版本：
void CallBack::AddCallBack(char *event,CallBackFunction cbf,CallBack *p);
void CallBack::AddCallBack(char *event,CallBackStaticFunction cbsf);
其中，第一個AddCallBack用來將某回調(diào)對象的成員函數(shù)注冊到事件對象的回調(diào)表中。第二個AddCallBack用來將或某回調(diào)類的靜態(tài)成員函數(shù)注冊到事件對象的回調(diào)表中。在上參數(shù)表中，event是指向事件名字符串的指針，p是指向回調(diào)對象的指針，cbf和cbsf分別是指向成員函數(shù)及靜態(tài)成員函數(shù)（或普通函數(shù)）的指針。當回調(diào)函數(shù)來自某回調(diào)對象SomeObject時，傳遞成員函數(shù)指針應(yīng)采用如下格式：
（CallBackFunction）&SomeObject::MemberFunctionName; 傳遞SomeObject類的某靜態(tài)成員函數(shù)指針應(yīng)采用格式：
（CallBackStaticFunction）& SomeObject::FunctionName；傳遞程序中普通函數(shù)指針時，只需傳遞函數(shù)名即可。
CallBack類的成員函數(shù)void CallBack::CallCallBack(char *ename, CallData calldata = NULL)用來調(diào)用注冊在事件ename上的所有回調(diào)函數(shù)。其中，calldata為數(shù)據(jù)指針（CallData實際上就是void＊,詳見程序清單）。事件對象可通過它向回調(diào)對象傳遞有用的數(shù)據(jù)。該成員函數(shù)通常在事件對象的成員函數(shù)中調(diào)用，因為通常只有事件對象的成員函數(shù)才能改變對象的內(nèi)部數(shù)據(jù)，從而使某些事件發(fā)生。
成員函數(shù)RemoveCallback用來刪除注冊在事件對象上的回調(diào)函數(shù)。它的三個重載版本依次為：
void CallBack::RemoveCallBack(char *event,CallBackFunction cbf,CallBack *p);
void CallBack::RemoveCallBack(char *event,CallBackStaticFunction cbsf);
void CallBack::RemoveCallBack(char *event);
其中，event,cbf,cbsf,p等參數(shù)和成員函數(shù)AddCallBack中各參數(shù)一樣。第一個RemoveCallBack用于刪除注冊在事件event上某回調(diào)對象的一個成員函數(shù)。第二個RemoveCallBack用于刪除注冊在事件event上的某普通函數(shù)或某回調(diào)類的一個靜態(tài)成員函數(shù)。第三個RemoveCallBack用于刪除注冊在事件event上的全部回調(diào)函數(shù)。
二、CallBack類的使用方法
使用CallBack類，可按以下步驟進行：
1．確定程序中哪些對象間存在關(guān)系，需要建立消息連接。并確定在各特定消息連接關(guān)系中，哪個對象是事件對象，哪個對象是回調(diào)對象。
2．事件對象類和回調(diào)對象類都必須從CallBack類繼承，以獲得回調(diào)支持。
3．為事件對象注冊回調(diào)數(shù)據(jù)。包括：事件名，回調(diào)函數(shù)名，指向回調(diào)對象的指針。
4．當你感興趣的事件發(fā)生時，在事件對象類引發(fā)事件的成員函數(shù)中調(diào)用CallCallBack函數(shù)。
下面是一個具體的例子。通過它你會對Callback類的使用方法有進一步的了解。
file://測試程序文件：test.cpp
#include"callback.h"
file://“揚聲器”類
class Speaker:public CallBack
{
private:
int volume;
public:
Speaker(int v): volume(v) {}
void IncreaseVolume(int v) file://增加音量成員函數(shù)
{
volume += v;
if(volume > 20){ file://“音量大于20”事件發(fā)生了
file://調(diào)用注冊在兩事件上的回調(diào)函數(shù)
CallCallBack("音量改變了");
CallCallBack("音量大于20", &volume);
}
}
void DecreaseVolume(int v) file://降低音量成員函數(shù)
{
volume -= v;
if(volume < 5){ file://“音量小于5”事件發(fā)生了
file://調(diào)用注冊在兩事件上的回調(diào)函數(shù)
CallCallBack("音量改變了");
CallCallBack("音量小于5", &volume);
}
}
};
file://“耳朵”類
class Ear : public CallBack
{
public:
static void Response(CallData callData) file://對“音量改變”的反應(yīng)
{
cout<<"音量改變了."<<endl;
}
void HighVoiceResponse(CallData callData)//對高音的反應(yīng)
{
cout<<”喂！太吵了！現(xiàn)在音量是："<<*((int *)callData)<<endl;
}
void LowVoiceResponse(CallData callData)// 對低音的反應(yīng)
{
cout<<"啊！我聽不清了。現(xiàn)在音量是："<<*((int *)callData)<<endl;
}
};
void main(void)
{
Speaker s(10); file://現(xiàn)在音量為10
Ear e;
file://為事件對象s注冊回調(diào)函數(shù)
s.AddCallBack("音量大于20”,(CallBackFunction)&Ear::HighVoiceResponse,&e);
s.AddCallBack("音量小于5”,(CallBackFunction)&Ear::LowVoiceResponse,&e);
s.AddCallBack("音量改變了",(CallBackStaticFunction)&Ear::Response);
s.IncreaseVolume(12);//將音量增加12，現(xiàn)在音量位22
s.DecreaseVolume(20);//將音量減少20，現(xiàn)在音量位2
}
運行結(jié)果：
音量改變了.
喂！太吵了！現(xiàn)在音量是：22
音量改變了.
啊！我聽不清了。現(xiàn)在音量是：2
在上例中，揚聲器對象s為事件對象，耳朵對象e為回調(diào)對象。。s上被注冊了三個事件：“音量改變了”，“音量大于20”，“音量小于5”。 回調(diào)函數(shù)分別為：Ear::Response， Ear::HighVoiceResponse，Ear::LowVoiceResponse。當揚聲器s通過其成員函數(shù)IncreaseVolume和 DecreaseVolume改變音量時，回調(diào)對象e會自動作出反應(yīng)。可見，通過使用CallBack類，在對象間建立消息連接已變?yōu)橐豁椇芎唵魏蛢?yōu)美的工作。
由于筆者水平有限，該類的設(shè)計必有不完善之處。如果您對它感興趣，筆者可與各位C++玩家共同探討這類問題。
附：程序清單（本程序在MS VC++5.0和TC++3.0上均編譯通過）
file://回調(diào)類的類結(jié)構(gòu):callback.h
#ifndef _CALLBACK_H
#define _CALLBACK_H
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<iostream.h>
#define CALLBACKLIST_INIT_SIZE 10
#define CALLBACKLIST_INCREMENT 5
class CallBack;
typedef void *CallData;//回調(diào)數(shù)據(jù)指針類型定義
typedef void (CallBack::*CallBackFunction)(CallData); file://指向回調(diào)成員函數(shù)的指針
typedef void (*CallBackStaticFunction)(CallData); file://指向靜態(tài)成員函數(shù)或普通函數(shù)的指針類型定義
class EventRecord{
private:
char *eventName; file://回調(diào)事件名稱
CallBack *pointerToCBO;//指向回調(diào)對象的指針
file://指向成員函數(shù)的指針和指向靜態(tài)成員函數(shù)（或普通函數(shù)）指針的共用體
union{
CallBackFunction pointerToCBF;
CallBackStaticFunction pointerToCBSF;
};
public:
EventRecord(void); file://事件記錄類的缺省構(gòu)造函數(shù)
file://構(gòu)造包含成員函數(shù)的事件記錄
EventRecord(char *ename,CallBack *pCBO,CallBackFunction pCBF);
file://構(gòu)造包含靜態(tài)成員函數(shù)或普通函數(shù)的事件記錄
EventRecord(char *ename,CallBackStaticFunction pCBSF);
~EventRecord(void);//析構(gòu)事件記錄
void operator = (const EventRecord& er);//重載賦值運算符
file://判斷當前事件記錄的事件名是否為ename
int operator == (char *ename) const;
file://判斷當前事件記錄是否和指定事件記錄相等
int operator == (const EventRecord& er) const;
void Flush(void); file://將當前事件記錄清空
int IsEmpty(void) const;//判斷事件記錄是否為空（即事件名是否為空）
friend class CallBack; file://讓CallBack類能訪問EventRecord的私有成員；
};
class CallBack {
private:
EventRecord *callBackList; file://回調(diào)事件表
int curpos; file://當前事件記錄位置
int lastpos; file://回調(diào)表中最后一空閑位置
int size; file://回調(diào)表的大小
void MoveFirst(void) { curpos = 0; }//將當前記錄置為第一條記錄
void MoveNext(void) file://將下一條記錄置為當前記錄
{
if(curpos == lastpos) return;
curpos++;
}
file://判斷回調(diào)表是否被遍歷完
int EndOfList(void) const { return curpos == lastpos; }
public:
CallBack(void);//構(gòu)造函數(shù)
CallBack(const CallBack& cb);//拷貝構(gòu)造函數(shù)
~CallBack(void);//析構(gòu)函數(shù)
void operator = (const CallBack& cb);// 重載賦值運算符
file://將回調(diào)對象的成員函數(shù)、靜態(tài)成員函數(shù)（或普通函數(shù)） file://注冊為事件對象的回調(diào)函數(shù)
void AddCallBack(char *event,CallBackFunction cbf,CallBack *p);
void AddCallBack(char *event,CallBackStaticFunction cbsf);
file://刪除注冊在指定事件上的回調(diào)函數(shù)
void RemoveCallBack(char *event,CallBackFunction cbf,CallBack *p);
void RemoveCallBack(char *event,CallBackStaticFunction cbsf);
void RemoveCallBack(char *event);// 刪除某事件的全部記錄
file://執(zhí)行注冊在某一事件上的所有回調(diào)函數(shù)
void CallCallBack(char *event, CallData calldata = NULL);
};
#endif
file://回調(diào)類的實現(xiàn):callback.cpp
#include"callback.h"
file://EventRecord類的實現(xiàn)
EventRecord::EventRecord(void)
{
eventName = NULL;
pointerToCBO = NULL;
file://因為sizeof(CallBackFunction) > sizeof(CallBackStaticFunction)
pointerToCBF = NULL;
}
EventRecord::EventRecord(char *ename, CallBack *pCBO, CallBackFunction pCBF)
:pointerToCBO(pCBO), pointerToCBF(pCBF)
{
eventName = strdup(ename);
}
EventRecord::EventRecord(char *ename, CallBackStaticFunction pCBSF)
:pointerToCBO(NULL), pointerToCBSF(pCBSF)
{
eventName = strdup(ename);
}
EventRecord::~EventRecord(void)
{
if(eventName) delete eventName;
}
void EventRecord::operator = (const EventRecord& er)
{
if(er.eventName)
eventName = strdup(er.eventName);
else
eventName = NULL;
pointerToCBO = er.pointerToCBO;
pointerToCBF = er.pointerToCBF;
}
int EventRecord::operator == (char *ename) const
{
if((eventName == NULL)||ename == NULL)
return eventName == ename;
else
return strcmp(eventName,ename) == 0;
}
int EventRecord::operator == (const EventRecord& er) const
{
return (er == eventName) /*er和eventname不能交換位置*/
&&(pointerToCBO == er.pointerToCBO)
&&(pointerToCBO ?
(pointerToCBF == er.pointerToCBF):
(pointerToCBSF == er.pointerToCBSF));
}
void EventRecord::Flush(void)
{
if(eventName){
delete eventName;
eventName = NULL;
}
pointerToCBO = NULL;
pointerToCBF = NULL;
}
int EventRecord::IsEmpty(void) const
{
if(eventName == NULL)
return 1;
else
return 0;
}
file://Callback類的實現(xiàn)
CallBack::CallBack(void)
{
file://按初始尺寸為回調(diào)表分配內(nèi)存空間
callBackList = new EventRecord[CALLBACKLIST_INIT_SIZE];
if(!callBackList){
cerr<<"CallBack: memory allocation error."<<endl;
exit(1);
}
size = CALLBACKLIST_INIT_SIZE;
lastpos = 0;
curpos = 0;
}
CallBack::CallBack(const CallBack& cb): curpos(cb.curpos),lastpos(cb.lastpos),size(cb.size)
{
callBackList = new EventRecord[size];
if(!callBackList){
cerr<<"CallBack: memory allocation error."<<endl;
exit(1);
}
file://一一復(fù)制各條事件記錄
for(int i = 0; i < size; i++) callBackList[i] = cb.callBackList[i];
}
void CallBack::operator = (const CallBack& cb)
{
curpos = cb.curpos;
lastpos = cb.lastpos;
size = cb.size;
delete [] callBackList;//刪除舊的回調(diào)表
callBackList = new EventRecord[size];//重新分配內(nèi)存空間
if(!callBackList){
cerr<<"CallBack: memory allocation error."<<endl;
exit(1);
}
file://一一復(fù)制各條事件記錄
for(int i = 0; i < size; i++) callBackList[i] = cb.callBackList[i];
}
CallBack::~CallBack(void)
{
delete [] callBackList;
}
void CallBack::AddCallBack(char *event, CallBackFunction pCBF, CallBack *pCBO)
{
file://如事件名為空，退出
if( (event == NULL)?1:(strlen(event) == 0)) return;
file://尋找因刪除事件記錄而產(chǎn)生的第一個空閑位置，并填寫新事件記錄
for(int start=0;start<lastpos;start++)
if(callBackList[start].IsEmpty()){
callBackList[start] = EventRecord(event,pCBO,pCBF);
break;
}
if(start < lastpos) return; file://確實存在空閑位置
file://沒有空閑位置，在回調(diào)表后追加新記錄
if(lastpos == size) file://回調(diào)表已滿，需“伸長”
{
EventRecord *tempList = callBackList;//暫存舊回調(diào)表指針
file://以一定的步長“伸長”回調(diào)表
callBackList = new EventRecord[size + CALLBACKLIST_INCREMENT];
if(!callBackList){
cerr<<"CallBack: memory allocation error."<<endl;
exit(1);
}
file://復(fù)制舊回調(diào)表中的記錄
for(int i = 0; i < size; i++) callBackList[i] = tempList[i];
delete [] tempList;//刪除舊回調(diào)表
size += CALLBACKLIST_INCREMENT;//記下新回調(diào)表的尺寸
}
file://構(gòu)造新的事件記錄并將其填入回調(diào)表中
callBackList[lastpos] = EventRecord(event,pCBO,pCBF);
lastpos++;
}
void CallBack::AddCallBack(char *event,CallBackStaticFunction pCBSF)
{
if( (event == NULL)?1:(strlen(event) == 0)) return;
for(int start=0;start<lastpos;start++)
if(callBackList[start].IsEmpty()){
callBackList[start] = EventRecord(event,pCBSF);
break;
}
if(start < lastpos) return; file://a hole is found
if(lastpos == size) file://event list is insufficient
{
EventRecord *tempList = callBackList;
callBackList = new EventRecord[size + CALLBACKLIST_INCREMENT];
if(!callBackList){
cerr<<"CallBack: memory allocation error."<<endl;
exit(1);
}
for(int i = 0; i < size; i++) callBackList[i] = tempList[i];
delete [] tempList;
size += CALLBACKLIST_INCREMENT;
}
callBackList[lastpos] = EventRecord(event,pCBSF);
lastpos++;
}
file://刪除注冊在指定事件上的成員函數(shù)
void CallBack::RemoveCallBack(char *event, CallBackFunction pCBF, CallBack *pCBO)
{
if( (event == NULL)?1:(strlen(event) == 0)) return;
EventRecord er(event,pCBO,pCBF);
for(int i = 0; i < lastpos; i++)
if(callBackList[i] == er) callBackList[i].Flush();
}
file://刪除注冊在指定事件上的靜態(tài)成員函數(shù)或普通函數(shù)
void CallBack::RemoveCallBack(char *event,CallBackStaticFunction pCBSF)
{
if( (event == NULL)?1:(strlen(event) == 0)) return;
EventRecord er(event,pCBSF);
for(int i = 0; i < lastpos; i++)
if(callBackList[i] == er) callBackList[i].Flush();
}
file://刪除注冊在指定事件上的所有回調(diào)函數(shù)
void CallBack::RemoveCallBack(char *event)
{
if( (event == NULL)?1:(strlen(event) == 0)) return;
for(int i = 0; i < lastpos; i++)
if(callBackList[i] == event) callBackList[i].Flush();
}
void CallBack::CallCallBack(char *event, CallData callData)
{
if( (event == NULL)?1:(strlen(event) == 0)) return;
CallBack *pCBO;
CallBackFunction pCBF;
CallBackStaticFunction pCBSF;
MoveFirst();
while(!EndOfList())
{
file://如當前事件記錄和指定事件不匹配，轉(zhuǎn)入下一條記錄繼續(xù)循環(huán)
if(!(callBackList[curpos] == event))
{
MoveNext();
continue;
}
file://如找到匹配記錄
pCBO = callBackList[curpos].pointerToCBO;
file://如事件記錄中回調(diào)對象指針為空，說明該記錄中保存的是靜態(tài)函數(shù)指針
if(pCBO == NULL){
pCBSF = callBackList[curpos].pointerToCBSF;
pCBSF(callData);//調(diào)用該靜態(tài)回調(diào)函數(shù)
}
else file://如事件記錄中回調(diào)對象指針非空，說明該記錄中保存的是成員函數(shù)指針
{
pCBF = callBackList[curpos].pointerToCBF;
(pCBO->*pCBF)(callData);// 調(diào)用該回調(diào)對象的成員函數(shù)
}
MoveNext();
}
}
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的C++中建立对象间消息连接的系统方法的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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